Прокаливание нитрата алюминия – нитрат алюминия прокалили на воздухе. Какая реакция и формула?

Задание с ответами: химия. ЕГЭ — 2018

При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась, при этом выделилось 6,72 л газов (в пересчете на н. у.). Остаток массой 25,38 г полностью растворили в минимальном объеме 24 %-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю нитрата натрия в конечном растворе. В ответе напишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления.

Сведения для решения

При разложении нитрата алюминия (соли амфотерного металла) образуются оксид алюминия, бурый газ — диоксид азота (IV) и кислород:

 

 

Поскольку в условии задачи речь идет о полном растворении остатка, состоящего из оксида и нитрата алюминия, то в итоге образуется комплексная соль алюминия — тетрагидроксоалюминат натрия:

 

 

 

Вычислим количество вещества газа, выделившегося при разложении нитрата алюминия:

 

 

По уравнению реакции разложения нитрата алюминия следовательно,

 

 

 

Вычислим массу и количество вещества оставшегося нитрата алюминия:

 

 

 

Вычислим количество вещества и массу взаимодействующего с оксидом и нитратом алюминия гидроксида натрия:

 

 

 

Масса 24%-ного раствора гидроксида натрия равна:

 

 

Вычислим количество вещества и масса образовавшегося в результате реакции нитрата алюминия со щелочью нитрата натрия:

 

 

 

Вычислим массу образовавшегося раствора равна и массовую долю нитрата натрия:

 

 

 

Правильный ответ: 24,20 %.


vuz-24.ru

При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась, при этом выделилось 6,72 л газов (в пересчете на н.у.). Остаток массой 25,38 г полностью

При разложении нитрата алюминия (соли амфотерного металла) образуются оксид алюминия, бурый газ – диоксид азота (IV) и кислород:

4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑ (нагревание)

Поскольку в условии задачи речь идет о полном растворении остатка, состоящего из оксида и нитрата алюминия, то в итоге образуется комплексная соль цинка – тетрагидроксоалюминат натрия:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

Al(NO3)3 + 4NaOH → Na[Al(OH)4] + 3NaNO3

Вычислим количество вещества газа, выделившегося при разложении нитрата алюминия:

ν(NO2 + O2) = 6,72 л/22,4 л/моль = 0,3 моль

По уравнению реакции разложения нитрата алюминия ν(Al2O3) = 2/15ν(NO2 + O2), следовательно, ν(Al2O3) = 2/15ν(NO2 + O2) = 2/15 · 0,3 моль = 0,04 моль, m(Al2O3) = 0,04 моль · 102 г/моль = 4,08 г

Вычислим массу и количество вещества оставшегося нитрата алюминия:

mост.(Al(NO3)3) = 25,38 г – 4,08 г = 21,3 г; νост.(Al(NO3)3) = 21,3 г/213 г/моль = 0,1 моль

Вычислим количество вещества и массу взаимодействующего с оксидом и нитратом алюминия гидроксида натрия:

ν(NaOH) = 0,04 моль · 2 + 0,1 моль · 4 = 0,48 моль; m(NaOH) = 0,48 моль · 40 г/моль = 19,2 г

Масса 24%-ного раствора гидроксида натрия равна:

m(р-ра NaOH) = 19,2 г/0,24 = 80 г

Вычислим количество вещества и масса образовавшегося в результате реакции нитрата алюминия со щелочью нитрата натрия:

ν(NaNO3) = 3νост.(Al(NO3)3) = 0,1 моль · 3 = 0,3 моль; m(NaNO3) = 0,3 моль · 85 г/моль = 25,5 г

Вычислим массу образовавшегося раствора равна и массовую долю нитрата натрия:

m(р-ра) = 80 г + 25,38 г = 105,38 г

ω(NaNO3) = 25,5 г/105,38 г · 100% = 24,20%

www.soloby.ru

Навеску алюминия растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделялось газообразное простое вещество. К полученному раствору добавили карбонат натрия до полного прекращения выделения газа.

Навеску алюминия растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделялось газообразное простое вещество. К полученному раствору добавили карбонат натрия до полного прекращения выделения газа.

Типовые задания

С2

Навеску алюминия растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделялось газообразное простое вещество. К полученному раствору добавили карбонат натрия до полного прекращения выделения газа. Выпавший осадок отфильтровали и прокалили. Фильтрат упарили, полученный твёрдый остаток прокалили с хлоридом аммония. Образующийся газ окислил литий.

Решение:

Алюминий окисляется азотной кислотой, образуя нитрат алюминия. А вот продукт восстановления азота может быть разным, в зависимости от концентрации кислоты. Но надо помнить, что при взаимодействии азотной кислоты с металлами не выделяется водород! Поэтому простым веществом может быть только азот:

10Al + 36HNO3 = 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O

Al0 − 3e = Al3+

|

2N+5 + 10e = N20

Если к раствору нитрата алюминия добавить карбонат натрия, то идёт процесс взаимного гидролиза (карбонат алюминия не существует в водном растворе, поэтому катион алюминия и карбонат-анион взаимодействуют с водой). Образуется осадок гидроксида алюминия и выделяется углекислый газ:

2Al(NO3)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaNO3

Осадок — гидроксид алюминия, при нагревании разлагается на оксид и воду:

2Al(OH)3

Al2O3 + 3H2O

В растворе остался нитрат натрия. При его сплавлении с солями аммония идёт окислительно-восстановительная реакция и выделяется оксид азота (I) (такой же процесс происходит при прокаливании нитрата аммония): NaNO3 + NH4Cl = N2O + 2H2O + NaCl.

Оксид азота (I) — является активным окислителем, реагирует с восстановителями, образуя азот: 3N2O + 2NH3 = 4N2 + 3H2O.

2) Продукт взаимодействия лития с азотом обработали водой. Полученный газ пропустили через раствор серной кислоты до прекращения химических реакций. Полученный раствор обработали хлоридом бария. Раствор профильтровали, а фильтрат смешали с раствором нитрита натрия и нагрели.

 

Решение:

1. Литий реагирует с азотом при комнатной температуре, образуя твёрдый нитрид лития: 6Li + N2 = 2Li3N

2. При взаимодействии нитридов с водой образуется аммиак:

Li3N + 3h3O = 3LiOH + Nh4

3. Аммиак реагирует с кислотами, образуя средние и кислые соли. Слова в тексте «до прекращения химических реакций» означают, что образуется средняя соль, ведь первоначально получившаяся кислая соль далее будет взаимодействовать с аммиаком и в итоге в растворе будет сульфат аммония: 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

4. Обменная реакция между сульфатом аммония и хлоридом бария протекает с образованием осадка сульфата бария: (NH4)2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NH4Cl



5. После удаления осадка фильтрат содержит хлорид аммония, при взаимодействии которого с раствором нитрита натрия выделяется азот, причём эта реакция идёт уже при 85 градусах: NH4Cl + NaNO2 →t° N2 + 2H2O + NaCl

 

 

3) Навеску алюминия растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделялось газообразное простое вещество. К полученному раствору добавили карбонат натрия до полного прекращения выделения газа. Выпавший осадок отфильтровали и прокалили, фильтрат упарили, полученный твёрдый остаток сплавили с хлоридом аммония. Выделившийся газ смешали с аммиаком и нагрели полученную смесь.

Решение:

1. Алюминий окисляется азотной кислотой, образуя нитрат алюминия. А вот продукт восстановления азота может быть разным, в зависимости от концентрации кислоты. Но надо помнить, что при взаимодействии азотной кислоты с металлами не выделяется водород! Поэтому простым веществом может быть только азот:

10Al + 36HNO3 = 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O

Al0 − 3e = Al3+ │10

2N+5 + 10e = N20

│ 3

2. Если к раствору нитрата алюминия добавить карбонат натрия, то идёт процесс взаимного гидролиза (карбонат алюминия не существует в водном растворе, поэтому катион алюминия и карбонат-анион взаимодействуют с водой). Образуется осадок гидроксида алюминия и выделяется углекислый газ:

2Al(NO3)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 ↓ + 3CO2 ↑ + 6NaNO3

3. Осадок — гидроксид алюминия, при нагревании разлагается на оксид и воду:

2Al(OH)3 →t° Al2O3 + 3H2O

4. В растворе остался нитрат натрия. При его сплавлении с солями аммония идёт окислительно-восстановительная реакция и выделяется оксид азота (I) (такой же процесс происходит при прокаливании нитрата аммония): NaNO3 + NH4Cl = N2O + 2H2O + NaCl. Оксид азота (I) — является активным окислителем, реагирует с восстановителями, образуя азот: 3N

2O + 2NH3 = 4N2 + 3H2O

 

4) Оксид алюминия сплавили с карбонатом натрия, полученное твёрдое вещество растворили в воде. Через полученный раствор пропускали сернистый газ до полного прекращения взаимодействия. Выпавший осадок отфильтровали, а к профильтрованному раствору прибавили бромную воду. Полученный раствор нейтрализовали гидроксидом натрия.

 

Оксид алюминия — амфотерный оксид, при сплавлении со щелочами или карбонатами щелочных металлов образует алюминаты:

Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2

Алюминат натрия при растворении в воде образует гидроксокомплекс:

NaAlO2 + 2H2O = Na[Al(OH)4]

Растворы гидроксокомплексов реагируют с кислотами и кислотными оксидами в растворе, образуя соли. Однако, сульфит алюминия в водном растворе не существует, поэтому будет выпадать осадок гидроксида алюминия. Обратите внимание, что в реакции получится кислая соль — гидросульфит калия:

Na[Al(OH)4] + SO2 = NaHSO3 + Al(OH)3

4.Гидросульфит калия является восстановителем и окисляется бромной водой до гидросульфата: NaHSO3 + Br2 + H2 O = NaHSO4 + 2HBr

5.Полученный раствор содержит гидросульфат калия и бромоводородную кислоту. При добавлении щелочи нужно учесть взаимодействие с ней обоих веществ:

NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O

HBr + NaOH = NaBr + H2O

 

5) Сульфид цинка обработали раствором соляной кислоты, полученный газ пропустили через избыток раствора гидроксида натрия, затем добавили раствор хлорида железа (II). Полученный осадок подвергли обжигу. Полученный газ смешали с кислородом и пропустили над катализатором.

1.Сульфид цинка реагирует с соляной кислотой, при этом выделяется газ — сероводород: ZnS +2HCl = ZnCl2 + H2S

2.Сероводород — в водном растворе реагирует со щелочами, образуя кислые и средние соли. Поскольку в задании говорится про избыток гидроксида натрия, следовательно, образуется средняя соль — сульфид натрия: H2S + 2NaOH = Na2S + H2O

3.Сульфид натрия реагирует с хлоридом двухвалентного железа, образуется осадок сульфида железа (II): Na2S + FeCl2 = FeS + 2NaCl

4.Обжиг — это взаимодействие твёрдых веществ с кислородом при высокой температуре. При обжиге сульфидов выделяется сернистый газ и образуется оксид железа (III):

4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2

5.Сернистый газ реагирует с кислородом в присутствии катализатора: 2 SO2 + O2

= 2 SO3

6) Оксид кремния прокалили с большим избытком магния. Полученную смесь веществ обработали водой. При этом выделился газ, который сожгли в кислороде. Твёрдый продукт сжигания растворили в концентрированном растворе гидроксида цезия. К полученному раствору добавили соляную кислоту.

1. При восстановлении оксида кремния магнием образуется кремний, который реагирует с избытком магния. При этом получается силицид магния: SiO2 + Mg = MgO + Si

Si + Mg = Mg2Si

Можно записать при большом избытке магния суммарное уравнение реакции:

SiO2 + Mg = MgO + Mg2Si

2. При растворении в воде полученной смеси растворяется силицид магния, образуется гидроксид магния и силан (оксид магния реагирует с водой только при кипячении):

Mg2Si + H2O = Mg(OH)2 + SiH4

3. Силан при сгорании образует оксид кремния: SiH4 + 2 O2 = SiO2 + 2H2O

4. Оксид кремния — кислотный оксид, он реагирует со щелочами, образуя силикаты:

SiO2 + 2 CsOH = Cs2SiO3 + H2O

5. При действии на растворы силикатов кислот, более сильных, чем кремниевая, она выделяется в виде осадка: Cs2SiO3 + 2 HCl = 2 CsCl + H2SiO3

7) Нитрат меди прокалили, полученный твёрдый осадок растворили в серной кислоте. Через раствор пропустили сероводород, полученный чёрный осадок подвергли обжигу, а твёрдый остаток растворили при нагревании в концентрированной азотной кислоте.

Cu(NO3)2 → CuO → CuSO4 → CuS → СuO → Cu(NO3)2

2 Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

CuSO4 + H2S = CuS + H2SO4

2 CuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2

CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O

8) Фосфат кальция сплавили с углём и песком, затем полученное простое вещество сожгли в избытке кислорода, продукт сжигания растворили в избытке едкого натра. К полученному раствору прилили раствор хлорида бария. Полученный осадок обработали избытком фосфорной кислоты.

Ca3(PO4)2 → P → P2O5 →Na3PO4 → Ba3(PO4)2 → BaHPO4 или Ba3(H2PO4)2

Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = 3CaSiO3 + 2P + 5CO

4P + 5O2 = 2P2O5

P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 3 H2O

2Na3PO4 + 3BaCl2 = Ba3(PO4)2 + 6NaCl

Ba3(PO4)2 + 4 H3PO4 = 3 Ba(H2PO4)2

9) Медь растворили в концентрированной азотной кислоте, полученный газ смешали с кислородом и растворили в воде. В полученном растворе растворили оксид цинка, затем к раствору прибавили большой избыток раствора гидроксида натрия.

Cu → NO2 → HNO3 → Zn(NO3) 2 → Na2[Zn(OH) 4]

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3) 2 + H2O

Zn(NO3) 2 + 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] + 2NaNO3

 

10) На сухой хлорид натрия подействовали концентрированной серной кислотой при слабом нагревании, образующийся газ пропустили в раствор гидроксида бария. К полученному раствору прилили раствор сульфата калия. Полученный осадок сплавили с углем. Полученное вещество обработали соляной кислотой.

NaCl → HCl →BaCl2 → BaSO4 → BaS → H2S

2NaCl + h3SO4 = 2HCl + Na2SO4

2HCl + Ba(OH) 2 = BaCl2 + 2H2O

BaCl2 + K2SO4 = BaSO4 + 2KCl

BaSO4 + 4C = BaS + 4CO

BaS + 2HCl = BaCl2 + H2S

11) Навеску сульфида алюминия обработали соляной кислотой. При этом выделился газ и образовался бесцветный раствор. К полученному раствору добавили раствор аммиака, а газ пропустили через раствор нитрата свинца. Полученный при этом осадок обработали раствором пероксида водорода.

Al2S3 → H2S → PbS →PbSO4↓ → AlCl3 → Al(OH) 3

Al2S3 + 6HCl = 3 H2S + 2 AlCl3

AlCl3 + 3NH3 + 3H2O = Al(OH) 3 + 3NH4Cl

H2S + Pb(NO3) 2 = PbS + 2HNO3

PbS + 4H2O2 = PbSO4 + 4H2O

12) Порошок алюминия смешали с порошком серы, смесь нагрели, полученное вещество обработали водой, при этом выделился газ и образовался осадок, к которому добавили избыток раствора гидроксида калия до полного растворения. Этот раствор выпарили и прокалили. К полученному твёрдому веществу добавили избыток раствора соляной кислоты.

Al → Al2S3 →Al(OH)3 →K[Al(OH)4] → KAlO2 → AlCl3

2Al + 3S = Al2S3

Al2S3 + 6 H2O = 3 H2S + 2 Al(OH) 3

Al(OH) 3 + KOH = K[Al(OH)4]

K[Al(OH)4] = KAlO2 + 2 H2O

KAlO2 + 4HCl = KCl + AlCl3 + 2 H2O

 


Дата добавления: 2015-08-28; просмотров: 465 | Нарушение авторских прав





mybiblioteka.su — 2015-2019 год. (0.017 сек.)

mybiblioteka.su

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.